Eficiência Energética em Instalações Industriais

A indústria consome quase 40% da energia elétrica do Brasil, segundo a EPE (Empresa de Pesquisa Energética). Motores elétricos correspondem a 70% da energia consumida na indústria. Consciente disso, o mercado tem buscado por novas tecnologias e soluções em eficiência energética.

Objetivando produzir mais, ou a mesma quantidade com menos recursos, importantes etapas para obtenção de eficiência energética em sistemas industriais devem ser adotadas, tanto em sistemas em pleno funcionamento quanto em novas instalações.

O conceito de eficiência energética é muito amplo, envolve desde a idealização de um novo projeto até a sua operacionalização. Uma nova indústria pode ser concebida e projetada para ter alto nível de eficiência energética quando entrar em operação. Ao mesmo tempo, esta pode ser construída de forma muito eficiente, com menos recursos (humano, energia elétrica, água, materiais, tempo, CAPEX).

Este entendimento promove um projeto energeticamente eficiente em todo o seu ciclo de vida: construção, operação e manutenção.

Para a construção de novos projetos é importante apoiar-se nas cinco etapas fundamentais de gerenciamento de projetos, de acordo com o PMI (Project Management Institute). De maneira sintetizada é possível elencar boas iniciativas de eficiência energética inseridas nestas etapas:

1. Iniciação:

Analisar o projeto com uma visão macro. Ter claro o business plan do empreendimento, quais são e quando acontecerá as futuras ampliações. Isso bem definido muda toda a concepção do projeto, desde os CCM’s (Centro de Controle de Motores) ao SEP (Sistema Elétrico de Potência).

2. Planejamento:

Etapa mais importante. Aqui se olha para o micro, detalha as soluções, dimensiona os projetos, desenvolve o escopo, cronograma, orçamentos, escolha de materiais e equipamentos a serem aplicados.

Elaboração de projetos é primordial, do conceitual ao executivo. Nesta fase abre-se um parêntese para motores, maior consumidor de energia elétrica de plantas industriais. Algumas recomendações:

• Utilizar motores de alto rendimento, no mínimo IR3 como regido pela ABNT NBR 17094-1;

• Considerar e dimensionar corretamente os dispositivos de proteção;

• Definir adequadamente os dispositivos de partida, entender a aplicação e o regime de operação. Partidas eletrônicas requerem atenção quanto ao incremento de distorções harmônicas. Prover o adequado tratamento quando necessário, já em projeto;

• Definir motores compatíveis ao ambiente e regime de trabalho, atentar para características como: umidade do local, poeira, fuligem, gases corrosivos, produtos químicos, dentre outras particularidades. Uma escolha incoerente provoca elevada queima de motores e, até chegar nesse ponto ocorre gradualmente perda de rendimento;

• Conhecer bem a carga para evitar motores sub ou super dimensionados (ideal operar entre 75% e 100% da potência nominal). Isso melhora o Fator de Potência, rendimento e vida útil.

Seguindo o fluxo de projeto, o dimensionamento de cabos apresenta muitas incoerências em sistemas industriais. Cabos subdimensionados geram grandes perdas por efeito joule e aceleram a deterioração. Cabos com queda de tensão fora dos padrões fixados pela NBR 5410 prejudicam o funcionamento adequado da carga, diminuindo a vida útil de motores, equipamentos elétricos e componentes eletrônicos.

Transformadores de Potência aplicados em sistemas industriais em geral operam em tempo integral, logo, quando bem dimensionado resulta em ganhos expressivos. Algumas características importantes a serem avaliadas:

• Perdas totais (em vazio + em carga), buscar a máxima performance neste quesito;

• Impedância de curto-circuito;

• Tipo de resfriamento;

• Classe do material isolante;

• Rendimento;

• Acessórios;

• Fator k, se coerente com as características da carga contribui para que o Transformador permaneça dentro de seus limites de temperatura de trabalho com eficiência e segurança.

Fechando esta etapa de planejamento, definir um bom nível de automação e implementar o conceito de Indústria 4.0, discutido posteriormente.

3. Execução:

Projeto bem dimensionado e materiais de boa qualidade não são suficientes quando a execução é de baixa qualidade. Instalação mal feita implica em intervenções e ajustes futuros, que custam muitos recursos, de todos os tipos. Também se não ajustado tem impacto muito negativo no processo, perda de rendimento de máquinas e produtos. Portanto, deve-se gerenciar e supervisionar a execução para garantir o máximo de performance e qualidade.

4. Monitoramento e controle da obra:

Garantir que a execução e os materiais aplicados estejam em conformidade com o que foi projetado e planejado.

5. Encerramento:

Comissionamento das entregas, startup do projeto, aceite técnico e entrega do databook com projetos As Built. A operação e manutenção deve conhecer o que foi projetado e executado.

Passado estas fases o projeto entra em operação. Outras abordagens devem ser consideradas para sequenciar a obtenção de eficiência energética. Para projetos em pleno funcionamento, resumidamente é possível listar algumas ações que geram grandes resultados:

1. Analisar detalhadamente a fatura de energia:

Objetivo aqui é uma avaliação preliminar em busca de oportunidades de melhorias, entender o Consumo, se a Demanda contratada está coerente com o realizado, se têm impostos passíveis de dedução, Estrutura Tarifária compatível com a operação, histórico das medições comparado com algum benckmarck, energia reativa fora dos limites de referência.

2. Laudo de medição com analisador de energia periodicamente:

Obtenção de um diagnostico completo da qualidade da energia – desiquilíbrios de tensão, distorções harmônicas, fator de potência, variação de frequência, nível de transitórios impulsivos e oscilatórios. Qualidade de Energia é uma ação totalmente associada com eficiência energética, deve-se sempre buscar os valores de referência estabelecidos pelo módulo 8 do PRODIST.

3. Inspeção em campo regularmente:

Levantamento de dados técnicos e condições operacionais do sistema elétrico. Esta etapa irá despertar para outro ponto importante, retrofit.

4. Retrofit:

Eficiência Energética é um investimento. Logo, retrofit nas instalações deve ser constantemente analisado e geralmente apresenta payback e TIR (Taxa Interna de Retorno) extremamente atrativo. Novamente sobre motores, evitar o rebobinamento e regularmente avaliar a viabilidade técnica e econômica de substituir os motores obsoletos e/ou ineficientes por motores de alto rendimento.

5. Fator de Carga:

Avaliar o achatamento da curva de carga para possibilitar a redução da demanda contratada junto à concessionária. Evitar o acionamento de grandes cargas ao mesmo tempo. Este controle alivia todo o sistema elétrico e reduz perdas.

6. Industria 4.0:

O objetivo é integrar o sistema produtivo e interagir com os dados operacionais em tempo real, permitindo a gestão das energias (elétrica, vapor, água, gás, ar comprimido). Esta gestão de dados em tempo real reduz falhas elétricas e facilita identificá-las, aumenta a eficiência do uso de recursos, ao mesmo tempo deixa as tomadas de decisões mais rápidas e assertivas.

7. Gestão da manutenção:

Avaliar o modelo de gestão adotado – reduzir ao máximo as manutenções corretivas através de manutenções preventivas e preditivas planejadas. Aliar a indústria 4.0 nesta gestão garante resultados ainda mais expressivos.

Investir em eficiência energética é o caminho mais sustentável e o que possui melhor atratividade financeira quando comparado com qualquer outro meio, seja ACL (Ambiente de Contratação Livre), GDFV (Geração Distribuída Fotovoltaica), APE (Autoprodução de Energia), cogeração ou outra fonte. Projetos de eficiência energética são autofinanciáveis quando bem aplicados, por consequência, reduz o investimento em compra de energia (seja no ACR ou ACL) e reduz o tamanho dos projetos de geração.

No final, tudo isso se converte em aumento de competitividade das empresas e melhora dos indicadores de ESG.

Autor:

Por Henrique Fernandes Borges, engenheiro Eletricista pela UFMT e Mestre em Sistemas Elétricos de Potência pela USP. Atualmente está responsável pelo desenvolvimento e gerenciamento de projetos, industriais e Geração de Energia (GD e APE). Atua nas áreas de Automação, Mercado de Energia, Eficiência Energética e Manutenção. É professor de MBA (Eficiência Energética & Energias Renováveis) na instituição IPOG.